ΣΥΛΛΟΓΙΚΑ ΑΡ ΕΥΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ

Transcript

1 ΣΥΛΛΟΓΙΚΑ ΑΡ ΕΥΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ Είναι υδραυλικά συστήµατα που µεταφέρουν νερό από το σηµείο υδροληψίας Φυσική ή τεχνητή λίµνη Εκτροπή ποταµού Γεώτρηση ή οµάδα γεωτρήσεων στην αρδευτική περίµετρο και το διανέµουν στις αρδευτικές µονάδες Τα συλλογικά δίκτυα αναπτύχθηκαν διαχρονικά µαζί µε τις µεθόδους άρδευσης Μέχρι το 1950 ήταν δίκτυα ανοικτών αγωγών και η εφαρµογή γίνονταν µε επιφανειακές µεθόδους άρδευσης λεκάνες, λωρίδες, αυλάκια και λειτουργούσαν µε τη βαρύτητα Με χειροκίνητη ρύθµιση λειτουργίας

2 Από το 1950 µέχρι το 1970 έγιναν µεγάλες επενδύσεις σε εγγειοβελτιωτικά έργα Με βελτιωµένες προδιαγραφές: Επενδεδυµένες διώρυγες Πυκνό δίκτυο διανοµής και βελτιωµένο σύστηµα ρύθµισης λειτουργίας Μετά το 1970 άρχισαν να κατασκευάζονται δίκτυα κλειστών αγωγών υπό πίεση Η αλλαγή αυτή επέτρεψε την διάδοση του συστήµατος του καταιονισµού και στη συνέχεια της µικροάρδευσης. Οι µελέτες των δικτύων είναι πολύπλοκες και χρονοβόρες και εκτελούνται από διεπιστηµονικά επιτελεία (µηχανικών, γεωπόνων οικονοµολόγων κ.λ.π.)

3 Απαιτούµενα στοιχεία Τα απαραίτητα στοιχεία για τη σύνταξη των µελετών των συλλογικών αρδευτικών δικτύων αφορούν: Στο φυσικό περιβάλλον: (Τοπογραφία, Γεωλογία, εδαφολογία, εδαφοµηχανική, µετεωρολογία, υδρολογία και υδρογεωλογία) Στο κτηµατολόγιο της περιοχής Στην οικονοµική και τεχνική κατάσταση των γεωργικών εκµεταλλεύσεων ιαθέσιµοι οικονοµικοί πόροι, εξοπλισµός, χρησιµοποιούµενη τεχνολογία Στις κοινωνικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή (ηλικιακή πυραµίδα, µορφωτικό επίπεδο, διαθέσιµό εργατικό δυναµικό

4 Παροχή σχεδιασµού Ηπαροχή σχεδιασµού είναι η βασική παράµετρος που επηρεάζει: Το µέγεθος και Το κόστος του δικτύου Ο καθορισµός της παροχής σχεδιασµού είναι περίπλοκο πρόβληµα κι αυτό γιατί είναι συνάρτηση πολλών παραγόντων Παράγοντες σχετιζόµενοι µε τις ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό Παράγοντες σχετιζόµενοι µε τον τρόπο µεταφοράς και εφαρµογής του νερού (συστήµατα άρδευσης) Παράγοντες σχετιζόµενοι µε τη λειτουργία του αρδευτικού δικτύου

5 λειτουργική παροχή (αρδευτική κεφαλή) Με βάση αυτούς του παράγοντες διαµορφώνεται το σύστηµα διανοµής και η λειτουργική παροχή Η λειτουργική παροχή είναι συνήθως διαφορετική από αυτή που προκύπτει από τις ανάγκες των καλλιεργειών Για παράδειγµα όταν χρησιµοποιείται ο καταιονισµός, τότε η απαιτούµενη παροχή είναι καθορίζεται από την παροχή που απαιτείται για τη λειτουργία της γραµµής άρδευσης. Η λειτουργική παροχή που προκύπτει όταν ληφθούν υπόψη όλοι οι περιορισµοί, λέγεται αρδευτική κεφαλή Για τις επιφανειακές µεθόδους άρδευσης χρησιµοποιούνται συνήθως αρδευτικές κεφαλές 40, 50 και 60 L/s

6 Μέθοδοι διανοµής του νερού 1. Η µέθοδος συνεχούς ροής 2. Η µέθοδος της εκ περιτροπής διανοµής 3. Η µέθοδος µε ελεύθερη ζήτηση 4. Η µέθοδος µε περιορισµένη ζήτηση Στη µέθοδο συνεχούς ροής η ελάχιστη παροχή που απαιτείται για την άρδευση έκτασης Α είναι: Q=q c *A όπου q c η συνεχής ειδική παροχή άρδευσης Στη µέθοδο της εκ περιτροπής διανοµής οι διώρυγες και τα αγροτεµάχια οργανώνονται σε οµάδες και δέχονται το νερό µε καθορισµένο τρόπο (πρόγραµµα) Η εφαρµογή της µεθόδου είναι δύσκολη όταν υπάρχουν καλλιέργειες µε διαφορετικές ανάγκες σε νερό

7 Στην ελεύθερη ζήτηση οι γεωργοί καθορίζουν το χρόνο και τη διάρκεια άρδευσης Λόγω του µεγάλου κόστους κατασκευής των δικτύων ελεύθερης ζήτησης και των περιορισµών που προϋποθέτει η διανοµή µε πρόγραµµα έχει αναπτυχθεί η µέθοδος της περιορισµένης ζήτησης Σ αυτή οι αγρότες χρησιµοποιούν το νερό κατά βούληση κάτω από ορισµένες προϋποθέσεις Π.χ. ορισµένες µέρες την εβδοµάδα Στην Ελλάδα επειδή δεν υπάρχουν ατοµικά υδροστόµια, αναφερόµαστε πάντα σε διάφορες µορφές περιορισµένης ζήτησης και όχι σε ελεύθερη ζήτηση.

8 Μέθοδος µε ελεύθερη ζήτηση Εφαρµόζεται σε δίκτυα υπό πίεση όπως είναι τα συλλογικά δίκτυα καταιονισµού ή στάγδην άρδευσης Στην ελεύθερη ζήτηση η παροχή των υδροστοµίων Q 0 είναι µεγαλύτερη από την ειδική συνεχή παροχή q c. Αν ένας αγωγός τροφοδοτεί R υδροστόµια παροχής Q0 τα οποία αρδεύουν έκταση A a θα έχει παροχή Q τέτοια ώστε A a q c Q R Q 0 Οι µεγάλες τιµές του έχουν ως συνέπεια τα υδροστόµια να λειτουργούν ένα µέρος µόνο του χρόνου Στην αρχή τα δίκτυα µε ελεύθερη ζήτηση υπολογίζονταν εµπειρικά Η παροχή σχεδιασµού υπολογίζονταν ως Q = ( 1+ k ) q cd A a Όπου κ εµπειρικός συντελεστής και q cd η ειδική παροχή για χρόνο λειτουργίας του δικτύου t d ώρες ανά 24ωρο

9 Τύπος Clement Ο Clement χρησιµοποίησε τη θεωρία των πιθανοτήτων για να προσδιορίσει τον αριθµό των υδροστοµίων που λειτουργούν ταυτόχρονα Παραδοχές Όλα τα υδροστόµια είναι όµοια και ανεξάρτητα µεταξύ τους Η πιθανότητα λειτουργίας κάθε υδροστοµίου p είναι σταθερή N R p + zn R p q 2 = Q = R p Q0 + zn R p q Q 0 Όπου Ν ο αριθµός υδροστοµίων που λειτουργούν ταυτόχρονα R ο αριθµός των εγκατεστηµένων υδροστοµίων p η πιθανότητα να είναι ανοικτό ένα υδροστόµιο q=1-p Q 0 η παροχή του υδροστοµίου z N συντελεστής ποιότητας λειτουργίας για ορισµένη ποιότητα λειτουργίας %

10

11 Η πιθανότητα p να είναι ένα υδροστόµιο ανοικτό υπολογίζεται από τη σχέση Aa qc p = r R Q0 td όπου r = 24 R ο αριθµός των εγκατεστηµένων υδροστοµίων p η πιθανότητα να είναι ανοικτό ένα υδροστόµιο Q 0 η παροχή του υδροστοµίου Q c η συνεχής ειδική παροχή Α 0 η εξυπηρετούµενη έκταση t d χρόνος λειτουργίας του δικτύου σε ώρες ανά 24ωρο

12 Υδροληψία µε δύο υδροστόµια

13

14 ΑΡ ΕΥΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ ΥΠΟ ΠΙΕΣΗ Αποτελούνται από σύστηµα υπόγειων αγωγών ακτινωτής διάταξης Μεταφέρουν νερό από το σηµείο υδροδότησης στις υδροληψίες και τα υδροστόµια Όπου συνδέονται τα ατοµικά αρδευτικά συστήµατα Συστήµατα τροφοδοσίας στα ανάντη των συλλογικών αρδευτικών δικτύων 1. Στα µεγάλα δίκτυα µεταφέρεται µε διώρυγες και στη συνέχεια καταθλίβεται µε αντλίες 2. Στα µικρά δίκτυα όλο το σύστηµα (υδροδότηση µέχρι υδροστόµια να είναι υπό πίεση µε βαρύτητα ή µε χρήση αντλιών

15 Οργάνωση ιανοµής Με ελεύθερη ζήτηση Με διανοµή εκ περιτροπής (πρόγραµµα) Με περιορισµένη ζήτηση Η ελεύθερη ζήτηση είναι ρύθµιση εκ των κατάντη Η διανοµή εκ περιτροπής είναι ρύθµιση εκ των ανάντη Στην ελεύθερη ζήτηση η υπερβολική κατανάλωση ελέγχεται µε τη χρέωση του νερού κατ όγκο (µετρητές όγκου)

16

17 ιάταξη υδροληψιών Κανόνες ανώτερης «ακτίνας δράσης» Υδροστόµια µικρής ή µέσης παροχής (<30 m 3 /h) ακτίνα δράσης µέχρι 200 m Υδροστόµια µεγάλης παροχής (>30 m 3 /h) ακτίνα δράσης µέχρι 300 m Οι αποστάσεις καθορίζονται από δύο παράγοντες: Την οικονοµική δυνατότητα των εκµεταλλεύσεων να επωµιστούν το κόστος µεταφοράς Στην πρόθεση τουνκυρίου του έργου να κατασκευάσει έργο φιλικό στο χρήστη

18 Μεθοδολογία Βέλτιστης Χάραξης Βήµα 1: Χάραξη εκ του σύνεγγυς

19 Βήµα 2: Χάραξη κατά 120 ο.

20 Βήµα 3: Οικονοµικότερη χάραξη

21 Βήµα 4: Χάραξη προσαρµοσµένη στην υπάρχουσα κατάσταση του χώρου εφαρµογής

22 Υπολογισµός Παροχών Σχεδιασµού ίκτυα µε εκ περιτροπής λειτουργία Οργάνωση προγράµµατος Σε επίπεδο τοµέων (συνήθως εφαρµοζόµενη) Σε επίπεδο υδροληψιών ίκτυα µε περιορισµένη ζήτηση Όταν η παροχή του υδροστοµίου Q 0 είναι µεγαλύτερη από την συνεχή ειδική παροχή q c q 0 > 1 q c Οι χρήστες έχουν ορισµένη ελευθερία Q 0 = 20 A = 40 στρµ q c = 0, 08 m 3 / h = 5, 5 L / s q q q 0 0 c Q0 5, 5 = = = 014, A , = = 1, 4 > 1 01, L / s στρµ

23 ίκτυα µε ελεύθερη ζήτηση Εφαρµογή των νόµων της ζήτησης (Clément) Όταν ο αριθµός των κατάντη υδροστοµίων είναι µικρός (6 12 υδροστόµια) Συµβαίνει στα άκρα των δικτύων Παροχή σχεδιασµού = n p Q0 i i= 1 Q 0i = παροχή υδροστοµίου N p = αριθµός ακραίων υδροστοµίων (6-12)

24 Οικονοµική Βελτιστοποίηση ιαµέτρων Μετά τη χάραξη ενός ακτινωτού δικτύου και Τον υπολογισµό των παροχών σχεδιασµού Γίνεται η Οικονοµική Βελτιστοποίηση των ιαµέτρων του ικτύου Μέθοδοι Οικονοµική Βελτιστοποίηση των ιαµέτρων του ικτύου Γραµµικός προγραµµατισµός υναµικός προγραµµατισµός Ασυνεχής µέθοδος του Labye (ουσιαστικά είναι µία µέθοδος υναµικού προγραµµατισµού Συνεχής µέθοδος του Labye ΗΑσυνεχής µέθοδος του Labye είχε επικρατήσει Λόγω της ακρίβειάς της και Λόγω της µικρής απαίτησης σε υπολογιστικό χρόνο και υπολογιστική ισχύ

25 Ασυνεχής µέθοδος του Labye Απαραίτητα δεοµένα Χάραξη του δικτύου και η παροχή σχεδιασµού σε κάθε κλάδο του δικτύου Ελάχιστη πιεζοµετρική στάθµη που είναι απαραίτητη σε κάθε υδροληψία Πίνακας µε τους διαθέσιµους αγωγούς στην αγορά Για κάθε διάµετρο Το κόστος, η τραχύτητα και η ονοµαστική πίεση Φάσεις τις µεθόδου Labye Φάση ανόδου: Η βελτιστοποίηση γίνεται ξεκινώντας από τα κατάντη (άκρα του αγωγού)

26

27